天津大学计算机控制系统——第8.6课 (掌握)离散化控制方法—快速有纹波系统设计.pdf

第八章 计算机控制系统设计方法 计算机控制系统设计方法 本章结构 • 8.1 概述 • 8.2 计算机控制系统的连续化设计方法 • 8.3 计算机控制系统的离散化设计方法 • 8.3.1 离散化设计方法的设计步骤 • 8.3.2 最小拍无差控制系统 • 8.3.3 快速有纹波系统的设计方法 • 8.3.4 快速无纹波系统的设计方法 • 8.3.5 最小拍控制系统的改进 8.3.3快速有纹波系统的设计方法 最小拍无差系统回顾 最小拍无差系统 最少几个采样周期内达到在采样时刻输入/输出的无偏差 1) 快速性，即T数越小越好；2) 准确性，即ess →0。 8.3.3快速有纹波系统的设计方法 主要内容 1. 快速有纹波系统的概念 2. 快速有纹波系统的设计思路 3. 快速有纹波系统的设计要求 4. 快速有纹波系统的设计步骤 5. 举例 8.3.3快速有纹波系统的设计方法 1. 概念 • 举例 有限拍随动系统，对象特性： 2.1 Ts Gp ( s) 2 H (s) 1e s (s 1.252) 0 s 采样周期T=1s ，试设计单位阶跃输入时的最小拍调节器。  有限拍随动系统 8.3.3快速有纹波系统的设计方法 1. 概念 【解】按照常规最小拍系统设计 （1 ）广义对象的Z传递函数： （2 ）误差及闭环Z传递函数：  (s ) 1 z 1 (s ) 1  (s ) z 1 e e （3 ）有限拍调节器和输入： U( z)  ( z) R( z) e 8.3.3快速有纹波系统的设计方法 1. 概念 （4 ）输出序列： Y ( z) ( z) R( z) z1 z2 z3  y (0) y (T ) y (2T ) y (3T ) 1,  纹波 采样点之间系统输出发散、控制量逐渐增大，导致 系统输出不稳定，需要考虑有纹波设计！ 8.3.3快速有纹波系统的设计方法 1. 概念 什么是纹波：对有限拍系统进行设计时，在采样点上的 误差为零，但不能保证在采样点之间的误差也为零。因 此，将采样点之间的误差波动称为纹波。如图所示： 纹波 纹波图示 8.3.3快速有纹波系统的设计方法 1. 概念 纹波的影响： ——可能会使得系统输出发散，不稳定 —— 系统输出存在误差，实际控制过程不能达到预期的精度。 —— 由于执行器